Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Популяционная экология бацилл в почве

ВАК РФ 03.00.07, Микробиология

Автореферат диссертации по теме "Популяционная экология бацилл в почве"

■ІЇ-ЗШ1

На правах рукописи

Калинина Кира Владимировна

ПОПУЛЯЦИОННАЯ экология БАЦИЛЛ В ПОЧВЕ

Специальность 03.00.07 - микробиология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва - 2003

Работа выполнена на кафедре биологии почв факультета почвоведения Московского Государственного Университета им. М.В.Ломоносова

Научный руководитель;

доктор биологических наук, профессор Д.Г, Звягинцев Официальные оппоненты:

доктор биологических наук Д,И. Никитин

кандидат биологических наук A.B. Головченко

Ведущее учреждение:

Московская Сельскохозяйственная Академия им. К.А.Тимирязева

Защита диссертации состоится «_»_2003 г, в 15 ч. 30 мин. в

аудитории М-2 на заседании Диссертационного Совета К, 501.001.05 при МГУ им. М.В.Ломоносова по адресу; 119992 Москва, ГСП-2, Ленинские горы, МГУ, факультет почвоведения, Ученый совет.

С диссертаций.? : чо ознакомиться а библиотеке факультета почвоведения МГУ.

Автореферат разе:- __200_года,

Приглашаем Dü -,- дснии диссертации на заседании

Диссертационного С. 12-х экземплярах просим

направлять по аяг^-^ . некие горы, МГУ, факультет почвоведе«*"

Ученый секрі/ї.^'оДне--.. 11 . .jh i'j, Сі іета

доктор биологических наук Sjj (1 - Л.М.Полянская

Актуальность теми. Бациллы являются одной из наиболее широко распространенных групп почвенных бактерий, В экологической характеристике бацшш среди особенностей в первую очередь упоминаются относительно сложные жизненные никлы и высокая устойчивость к неблагоприятным условиям.

Башшлы играют существенную роль в процессах разложения органического вещества в почвах. Именно с бациллами связаны классические работы Е.Н. Мишустнна по распространению разных видов микроорганизмов в различных почвах. Однако до сих пор недостаточно изученной является экология видовых популяций бацилл (как аборигенных, так и интродуцнрованных) непосредственно в почве как в природном местообитании. Между тем, популяционные исследования представляют не только теоретический, но и прикладкой интерес при решении задачи управления желательными и нежелательными популяциями баинлл в почве. Такие проблемы актуальны, например, при использовании бацкял в составе комплекса бактерий-стимуляторов роста растений (PGPM), при применении энтомопатогена Bacillus ihuringiensis (Мозговая, 2001) и других плановых или несанкционированных интродукциях бацшш, включая генетически модифицированные популяции (Lindemaim et al, J 986; Tiedje et aL, ]989 и др.) и возбудителя сибирской язвы Bacillus amhracis (Manchee et al, 1994).

Популяционный подход в экологии микроорганизмов предполагает проведение анализа динамики микробной популяции непосредственно в естественном местообитании с оценкой приспособленности, характеристикой экологической стратегии н изучением других характеристик, определяющих судьбу популяции in situ (Кожевнн, 1989, 2000). В случае с бациллами как объектами с относительно сложным жизненным циклом возможности популяционного подхода не реализованы в полной мере,, что препятствует пониманию их экологии и решению задач по управлению популяциями в природной среде.

Целью настоящей работы был анализ динамики популяций отдельных видов рода Bacillus "бцур^г-""*""" и ^pir-" почве с выяснением

ЦНБМСХА ■ научной r,v

основных вопросов классического поп ул я иконного подхода, включая определение судьбы популяций в зависимости от условий в природном местообитании с оценкой попудяционной структуры, а также характеристику относительной экологической стратегии.

В рамках этой цели были поставлены следующие конкретные задачи:

1. Характеристика структурных изменений (споры - вегетативные клетки) на примере динамики В.те%а!егшт на основе стохастической модели (марковской цепи),

2. Оценка влияния влажности почвы на динамику популяций конкретных видов бацилл (В.те%а1епит и В.сегеиз),

3. Анализ влияния влажности на ход микробных сукиессий в почве и динамику интродуцируемых спор и вегетативных клеток В.те%а1ег)ит.

4. Оценка структуры популяций баинял в природе {8-те^а1епит, В.сегеиз, В.хиЬиН.г. В.ро1утуха) с использованием модели расписания появления колоний (по Хаттори).

5. Исследование экологических характеристик В.те$а&Иит и Вхегеыв в дерново-подзолистой почве с использованием метода мультисубстратного тестирования (МСТ).

Научная новизна. Впервые на основе классического популяционного подхода охарактеризована динамика популяций разных видов почвенных бацилл непосредственно в почве с анализом особенностей стабилизации показателей обилия и структуры. Предложены оригинальные модели и подходы для описания и прогнозирования динамики популяционной плотности бацилл после интродукции, включая цепь Маркова с расчетом соотношения спор и вегетативных клеток, а также характеристику популяций почвенных бацилл по расписанию появления колоний на твердой питательной среде.

Впервые на основе особенностей динамики разных видав бацилл в ходе микробных сукцессии при разных уровнях влажности почв и анализа экониш с помощью метода мультисубстратного тестирования определены относительные экологические стратегии исследуемых популяций. Показано, что весьма близкие в таксономическом отношении виды одного рода имеют разные экологические

стратегии. Почвенные бациллы не являются группой организмов с единой экологической стратегией. что позволяет по многим признакам дифференцировать относительных г- (В.сегеш) и К-стратегов (В.те^агептп. ВлиЫШз, В.ро!утуха). Распределение по стратегиям полностью соответствует данным о географическом распространении этих видов.

Продемонстрирована адаптация бацилл к разным условиям влажности на уровне диссоциантов и вариантов в рамках одного вида.

Показана также принципиальная возможность решения диагностической задачи по определению влажности дерново-подзолистой почвы на основе микробиологических параметров, и наоборот.

Практическая значимость. Изучение структуры популяций бацилл в динамике в ходе различных сукцесснй дает информацию, важную для решения проблемы управления популяциями в природе - желательными и нежелательными, аборигенными и внесенными, а также для выделения из природы объектов с требуемыми для биотехнологии свойствами.

Апробация работы. Результаты работы были представлены на П-ом съезде Российского общества почвоведов (РОП) (Санкт-Петербург, 1996), Международной конференции «Ломоносов-96» (Москва, 1996), на заседаниях и научных семинарах кафедры биологии почв факультета почвоведения МГУ. Основное содержание работы опубликовано в 2 экспериментальных статьях и тезисах.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, включающего 5 глав, описания объектов и методов исследования, результатов исследования и их обсуждения (5 глав), выводов и списка литературы, включающего 164 наименования, из них 65 на иностранных языках. Работа изложена на 123 страницах машинописного текста, содержит 22 таблицы и иллюстрирована 26 рисунками.

Автор выражает глубокую признательность своему научному руководителю лб.н. профессору Д.Г.Звягинцеву, научному консультанту работы д.б.н, П. А. Ко же вину, к.б.н. Т.Г.Добровольской и к.б.н. И. Н.Скворцовой' за консультации по характеристикам бацилл, а также к.б.н. Н.В. Костиной за

поддержку и ценные замечания.

Работа выполнена при частичной поддержке грантов РФФИ «Теоретическое и экспериментальное моделирование воздействия почвенно-геофизическнх параметров на фрагменты биогеохимических циклов воды, углерода и азота в системе почва — бнотн — атмосфера» и «Университеты России

- фундаментальные исследования».

Объекты и методы исследования

В работе использованы образцы гумусового горизонта A (3-f 1см) дерново-подзолистой почвы (Московская обл., Ступинский район). Почва - дерново-среднеподюл истая, pH 6,5, под смешанным лесом. Образцы почвы исследовались на разных стациях сукцессий, инициированных увлажнением, в том числе с разным уровнем давления почвенной влаги (-0,005 МПа, -I МПа, -5 МПа - эта показатели соответствуют уровням полевой влагоемкости, влаге завядания и максимальной гигроскопической влажности) при внесении суспензий спор и вегетативных клеток культуры Bacillus megaterium. Почву инкубировали в стеклянных бюксах при комнатной температуре в эксикаторе.

В качестве объектов (популяций) использованы выделенные из почвы и идентифицированные чистые культуры бактерий рода Bacillus - B.megaterium, B.cereus, дополнительно - B.subtilis и B.pofymyxa (Ber&ey's Manual, 1994). B.cereus является типичным и доминирующим представителем бактериального комплекса этой почвы; B.megaterium является типичным представителем более южных почв — черноземов и каштановых почв, но из дерново-подзолистой почвы также выделяется постоянно. B.megateriam образует легко идентифицируемые колонии на среде Чапека, что делает его удобным объектом наблюдения в рамках задач популяинонной экологии. Основными методами исследовании были:

- метод чашечного учета - посев из разведений почвенной суспензии и чистых культур на агариэоваяные питательные среды (МПА, Чапека, сусло-агар);

- получение монослоровой суспензии и суспензии вегетативных клеток;

- люминесцентная микроскопия с применением красителем' — акридина

оранжевого (АО), калькофлюора белого (КФБ), днацетата флуореечеина (ФДА) и теста с калкдиксовой кислотой;

• метод мультисубстратного тестирования (МСТ) (Горленко, (Сожевин, 1994; Горленко, 1995);

- метод расписания появления колоний (НаПогу, 1985; Кожевин, 19&9).

Обработка результатов: кроме общепринятых методов математической статистики использованы методы факторного н дне кр иминантного анализа, теории распознавания образов и цепь Маркова (пакеты ЗОД^гарЫсз, Зіаіех и др.)

Результаты исследований Динамика Я яшудогіиж яви внесении в виде сядр и вЄгЄГ""ни»яиу к/ктОК НЯ разных уровнях численности в девном-под^олистую почву

Наблюдение за динамикой популяционной плотности В.те%а&гіит -естественной (аборигенной) популяции и популяций, внесенных в виде спор я вегетативных клеток - проводилось при инициации сукцессий увлажнением до $0% полевой штагоемкости. Суспензии спор и вегетативных клеток были внесены в дерново-подзолистую почву на низком, среднем к высоком уровне (106И07,10а клеток/г почвы).

Численность естественной популяции В.те%аіегіит, возрастая на 7 сутки, далее варьирует незначительно и представлена в основном спорами. При внесении спор (рис.1) на самом высоком уровне к концу опыта происходило постепенное снижение степени обилия менее, чем на порядок. При внесении на среднем и низком уровне численность популяции варьировала незначительно.

При высоком и среднем уровнях внесения вегетативных клеток (рис.2) происходило увеличение численности через 7 суток в 5-5,6 раз. К 14 суткам численность еще несколько возрастала (в 1,3 раза), а затем снижалась, оставаясь при этом выше исходной популяционной плотности.

Вариант с внесением вегетативных клеток на уровне 10е клеток/г почвы по характеру динамики близок к вариантам с природной популяцией и интродукцией спор при низком уровне внесения. Однако через 7 суток в этом случае наблюдается значительное повышение обилия: более чем на порядок.

і

Затем численность популяции снижалась и в конце опыта превышала первоначальный уровень в три раза.

А

- ї»10 кпіг

- 3x1 (Ал/г -контроль

I -максимальный доверительныймггервал

Рис.1. Динамика популяции &тедм*гіиіп при внесении в вдіє спор (3 уронил внесених)

При внесении популяции В.те%аіегіит в форм« вегетативных клеток структура популяции, рассчитанная по показателю термалаб ил ьности, значительно изменялась: на 7 сутки споры составляли 76,8% клеток, на 14 -69,5%, а к 56 суткам - 65,1 %.

в Т

-*- о,ах1<Ал(г

-*~0,в*1<ЛпГг -X— контроль

(- максимальный доверительный интервал

Рис. 2. Диниика популяции В.ічецЛегіияі при внесенім в еде ( (3 уровня внесения)

Динамика популяции B.гnegaterium с оценкой популяционной структуры по косвенному показателю термолаб ил ьности в целом напоминает, динамику актиномицета Зь-.оНуосгпегеия при внесении в виде спор и мицелия

б

(Ефремекшва и др., 1973, гСужееим, ¡989). При внесении спор стабилизация идет «сверху вниз» — в основном за счет убывания показателя обилия, а после внесения вегетативных клеток происходит (правда, не столь резкое) увеличение численности клеток.

В качестве модели, описывающей динамику структуры популяции бацилл в почве была использована марковская цепь (Кожевин, 1989). Марковская цепь -один из типов стохастических моделей, элементы которой равны вероятностям перехода из одного состояния в другое за определенные промежутки времени (при этом вероятность перехода постоянна), а суммы вероятностей в каждой строке равны 1. Структурные изменения B.megaterium можно представить в виде цепного процесса, на каждом этапе которого возможны два исхода: каждая колониеобразующая единица может быть представлена либо спорой, либо вегетативной клеткой (рис.3).

Споры

споры

0,8969

споры

0,1031

вегетативные клетки

» вегетативные клетки

< споры вегетативные клетки

-<

0,7294

споры

<

Споры

споры

вегетативные клетки

0,2706

вегетативные клетки

время О

Время I

<

время П

споры

вегетативные клетки

время.

Рис. 3. Описание структурных изменений популяции бацилл с помощью марковской цепи

Для характеристики с помощью марковской цепи использовали метод люминесцентной микроскопии стекол обрастания, на которые перед внесением в почву наносили раздельно суспензии спор и вегетативных клеток. Было подсчитано соотношение этих форм на стеклах после инкубации в увлажненной

почве в течение 5 суток. Используя эти данные, составили переходную матрицу марковской цепи (табл. I)

Табл. 1. Переходные вероятности изменении структуры В.те^Шегшт (временной шаг - 5 суток)__

Начальный момент Следующий момент Споры вегетативные клетки

Споры 0,8969 0,1031

Вегетативные клетки 0,7294 0,2706

{

0,7294x1- 0,103ІХ] =0, =>

Хі + Хї= 1

Матрица перехода: Р= Г 0,8969 0,1031

. 1 0,7294 0,2706 XI и XI - показатели вероятностей перехода для спор н вегетативных клеток: (х,,Х1) х Г 0,8969 0,1031 = (х,.х2) ™> [0,8969X1+ 0,7294хг-XI => 1 0,7294 0,2706 ' ^ 0,Ю31Х1 + 0Д706Х1-Х2

Х!+Х2= 1

0,7294(1-х0- 0,1031x1 =0, => х, =• 0,8762, 0,8325x1 = 0,7294 х2 = 0,1238.

Равновесный вектор вероятностей равен (0,8762; 0,1238), т.е. в стационарной структуре 88% единиц представлено спорами, а вегетативные клетки составляют 12%.

Сопоставляя данные по динамике структуры популяций В.те^иеПит, полученные методом посева с использованием коэффициента терм стабильности и данных люминесцентной микроскопии стекол обрастания в краткосрочном опыте, находим, что эти значения близки (табл.2).

Табл. 2. Дашамнка структуры вопуляявн В.те^а1егшгн тдипым посева (1) и марковской иеян я» осюм показателей люмниесневтвой мпкросковмп (2)

СПОРЫ ВЕГ. КЛІТКИ

тремя 7 ср. 14 сут. 56 сут. 7 сут. 14 сут. 56 сут.

1. аиры 67 83 86 77 89 85

(%) мтгашш« клетки 33 17 (4 23 Н 15

5 сут. 10 сут. 15 сут. 5 сут. 10 сут. 15 сут. равно весие

X. споры 90 88 87 73 84 87 88

(%) мгетягаые клетки 10 12 13 27 16 13 12

Таким образом, показано, что внесенная в дерново-подзолистую почву популяция В.т^мепит сохраняется на уровне численности, который превышает плотность аборигенной популяции этого вида. Характер динамики интродуцируемой популяции на первых этапах зависит от уровня внесения и типа колониеобразующих единиц (споры и вегетативные клетки), но в конечном счете прослеживается тенденция к стабилизации популяционной структуры с доминированием спор. Динамика популяции может быть описана марковской цепью - стохастической моделью, основанной на экспериментальных данных краткосрочного опыта о вероятностях перехода из состояния "вегетативная клетка" в состояние "спора" и обратно.

Характер микробной сукиессии яви разных значениях потенциала почвенной «лаги

Изучение микробных сукцессий в различных почвах позволило выявить как общие закономерности изменений структуры микробного сообщества (Кожевин, 1989), так и зависимость сукцессионных процессов от факторов внешней среды (Горленко и др., 1996), В частности, на примере динамики актнномицетов (Бабич и др., 1996), бактерий и мнкромицетов (Горленко, 1995) показана значимость влажности почвы, а также на примере динамики таксономического разнообразия микробноты разных почв показана важность стадии сукцессии, инициированной увлажнением ( Алехина и др., 2001).

Были рассмотрены сухыесснонные изменения микробных комплексов дериоао-подзолнстой почвы в зависимости от уровня влажности.

Микробную сукцессию инициировали в дерново-подзолистой почве увлажнением образцов до трех уровней давления почвенной влаги: -0,005 МПа, -1 МПа н -5 МПа. Дополнительно в качестве "переувлажненного" местообитания рассматривался вариант при давлении почвенной влаги более-0,005 МПа

Количественный учет микроорганизмов производили в момент инициации сукцессий (0-момент) и на 3, 9 и 25-е сутки после начала опыта. На МПА определяли общее число учитываемых посевом бактерий.

Характер динамики учитываемых популяций бацилл различен (рис.4).

Вреия. сути*

6)

Время, сутки

В)

Время, сутки

Г - максимальный доверительный интервал Рис. 4, Динамика популяций В-тадяШгит (а), В.сегецз (6) и общей численности бактерий, учитываемых при посеве на МПА (в) а дерново-подаоп истой почв« в хам* сукцессия, инициированных при разных уровнях почетной влаги

Численность популяции B,megaterium в ходе опыта существенно зависела от уровня влажности. Максимальные показатели популяционной плотности зарегистрированы при давлении влаги -0,005 МПа. Наихудшие условия для данной популяции складывались в варианте с низким уровнем увлажнения. Характерно, что во всех случаях численность популяции 8.lnegateгium возрастала на 3 сутки опыта в 4-13 раз. При низком и среднем уровне увлажнения она в 2-3 раза снижалась на 9 сутки, и к 25 суткам не изменялась. В переувлажненном варианте и при высоком уровне увлажнения численность В.те%Мепит колебалась незначительно уже после 3 суток опыта (рис.4а).

Динамика популяции В.сегеиз была совершенно иной (рнс.4б). На 3 сутки опыта во всех вариантах наблюдалось падение численности почти на два порядка, а затем регистрировался рост с превышением первоначального уровня (2,8 х 101 кд/г) к концу опыта {25 сутки). Возможно, резкое падение численности связано как раз с большой активностью клеток - споры начинают прорастать, но эти новые клетки не образуют колоний. Отметим инвариантность динамики В.сегеиз при разных уровнях влажности — только в конце опыта более благоприятным был вариант с высокой степенью увлажнения. Это показывает, что В.сегеиз имеет широкую экологическую нишу по фактору влажиоста - это особенно важно в условиях дерново-подзолистьсх почв с частым переувлажнен нем,

По показателям общего числа бактерий на МПА исследуемые варианты различались слабо, но к концу опыта наибольшая численность бактерии зарегистрирована в сукцессии при высокой влажности (рис.4в). Относительная стабильность показателя обилия бактерий на МПА можегг быть обусловлена выраженной динамикой отдельных популяций в протмвофазе, примером чему служат отмеченные особенности изменения численности В.те%а(епит и В.сегеиз соответственно на 3 сутки. Таким образом, учет на МПА оказывается усредненной величиной по сравнению с динамикой отдельных видов.

Также оценивали изменение морфологического состава популяций бацилл в ходе сукиесснй. При учете В.те^Шепит выделяли днссоцианты с К, 5, М-формой колоний, а В.сегеиз - вариант В.сегеиз уаг. тусоМез. Бели при всех

и

уровнях влажности для В.те%аЫпит характерно образование днссоциантов с II-и 3-формой колоний на 3 сутки, то Вхегеиь \ar.mycoides появляется в 0-момент (36%)нна 25 сутки (от 64% при низком до 91% при высоком у&лажнении). Особенно важно отмстить, что на морфологический состав популяций обоих видов балилл большее влияние оказывала стадия, сукцессии, а не степень увлажнения.

Характер динамики В.телепат и В.сетеиэ н их реакция на уровень влажности существенно различались. Таким образом, почвенные бациллы не являются группой организмов с единой экологической стратегией, прояатот черты различных экологических стратегий и среди них можно вьцюлить относительных г- и К-стратегов, Также следует подчеркнуть различие в соотношении вариантов вида на разных стадиях сукцессии, что, вероятно, является одной из форм приспособления х условиям всей популяции.

Поскольку бациллы в почве существуют не сами по себе, также оценивали изменения других параметров микробной системы при разных условиях влажности. Дм этого проводили учет численности бактерий метопом люминесцентной микроскопии с окрашиванием АО - учитывая все клетки, с применением ФДА—учитывали жизнеспособные клетки, и с применением теста с наяидихсоаой кислотой - учитывали жизнеспособные грамотршхатедьные клетки, В целом несколько более благоприятным для бактерий для всех указанных показателей был вариант с высоким увлажнением (но не переувлажненный).

Доля клеток, окрашиваемых ФДА, огсносительно окрашенных АО, по сравнению с первоначальным уровнем (11,5%) падает во всех вариантах на 3 сутаи и возрастает далее до конца опыта. Наибольшее содержание жизнеспособных клеток наблюдается при увлажнении -0,005 МПа на 9 (21,6%) сутки и 25 (21,7%) сутки опыта.

Число жизнеспособных грамотрнцательных клеток в тесте с калядиксовой кислотой резко (на порядок) возрастало на 3 сутки опыта во всех вариантах. Деля "активных" грамотрицатедьных бактерий в комплексе бактерий, учитываемых при окрашивании АО, возрастает относительно момента

инициации сукцесснй (0,7%). но она не велика (4%). Этот показатель максимален на 25 сутки: ШД% при среднем и 5,8% при низком уровне увлажнения {- J МЛа и - 5 МПа).

Различными методами в ходе сукцессий также учитывались грибы. Характер динамики при окрашивании калькофлюором белым (КФБ) и подсчете длины грибного мицелия очень аариабилек. При окрашивании ФДА в 0-момент "активный" мицелий грибов вообще не регистрировался. В варианте С давлением апаги -0,005 МПа "активные" гифы зарегистрированы только на 25 сутки опыта (28 м/г почвы - 2,334 от окрашенных КФБ). Наибольшее содержание активных гиф наблюдалось в варианте с низким увлажнением (- 5 МПа): 19,1%, 18,4% и 39,6% на 3,9 и 25 сутки ояьгта.

Показано, что, в зависимости от условий увлажнения, в диапазоне давления почвенной влаги от -0,005 МПа до -5 МПа s одной и той же почве формируются разные микробные сообщества. Основная тенденция связана с выраженным снижением относительной активности грибов и повышением индекса активности бактерий при возрастании давления почвенной аяагн, Это означает, что в одной и той же почве при разной степени увлажнения развитие микробных сукцессий может проходить по разным маршрутам.

Элементы микробного комплекса тесно связаны. Статистический анализ показал, что некоторые характеристики микробного комплекса коррелируют между собой. Так, численность бактерий на МПА коррелирует с численностью "активных" бактерий при учете методом люминесцентной микроскопии с ФДА {г=0,75) и численностью активных грамотрицательных бактерий (налядкксовая кислота) (г=0,81). Этот факт подтверждает эффективность прямого микроскопического учета жизнеспособной части микробного комплекса при использовании ФДА и наяядиксовой кислоты.

Поскольку одной из важных экологических задач является диагностика природных местообитаний по биологическим параметрам, нами изучена принципиальная возможность определения уровня увлажнения. дерново-подзолистой почвы. Таким образом, по микробиологическим параметрам воздушно-сухого образца можно оценить уровень влажности in

situ до отбора почвы. Для этого использовался днскриминантный анализ, который выполняет функцию отнесения объекта по его признакам к одному из известных классов (рис.5). В данном случае это определение влажности дерново-подзолистой почвы (независимо от этапа сукцессии) по следующим микробиологическим показателям: численность популяций B.megaterwm (XI) и B.cereus (Х2); численность бактерий на МПА (ХЗ); численность бактерий по данным люминесцентной микроскопии при окрашивании АО (Х4); длина грибного мицелия при окрашивании КФБ (Х5); доля спор через 5 суток после внесения стекол обрастания с вегетативными клетками (Х6). Выбранные показатели слабо коррелируют между собой, каждый из них несет свою долю информации о микробной системе.

Дискриминантные функции FI и F2 для натуральных значений факторов для решения диагностической задачи в данном случае имеют вид:

Fl=-t 16,69 - 10,64X1 -0,30X2 + 38,97X3 - 6,65X4 + 1,46X5 - 0,09X6;

F2= 20.24 + 2,96X1 + 2,39 Х2 - 7,86X3 + 4,91 Х+ - 5,07X5 - 0,004X6. Функции имеют суммарный вклад в дисперсию 100%, причем F1(99,5S%) включает ХЗ и Х5, a F2 (0,43%) - все остальные.

2,5 1,5

0,5 -[?-А5 -1,5 f •2,5

-13 -в

2 F1

Ж

Я*

Я 4.005МПа

Л-1МПа

Ж-5МПа

12 17

Рис. Дискриммиаитный анализ - распределение образцов дерново-подзолистой почвы в ходе сукцессии, инициированной лри разных уровнях почминой влаги

Рассчитав координаты точки (Р1;Р2) по конкретным микробиологическим показателям для анализируемого образца, мы можем судить о потенциале

почвенной маги, причем почва до микробиологического анализа могла инкубироваться при этом потенциале от 3 до 25 суток. Получение столь детальной характеристики показывает, что возможности микробиологической диагностики далеко не исчерпаны. Показана принципиальная возможность оценки параметров микробного комплекса по физическим характеристикам почвы. И, наоборот, на основе известных физических характеристик можно составить представление о параметрах микробного комплекса.

Динамике популяции В. теяшегшт при внесении на разных этапах сукиессии

Популяции В.те^акпит в виде спор и вегетативных клеток были внесены в дерново-подзолистую почву на разных этапах сукцессии: внесение в момент инициации; на 5, 10 и 20-е сутки. Сукцессии инициированы увлаженнем почвы при значениях потенциала почвенной влаги -0,005 МПа, -1 МПа, -5 МПа. Характер динамики зависел от стадии сукцессии, на которой были внесены клетки. Обобщая результаты, следует отметить, что при всех влажностях по сравнению с внесением в момент инициации неблагоприятной для спор была стадия 20 суток, а для вегетативных клеток — 5 суток.

В отдельном эксперименте дерново-подзолистую почву инкубировали также при разных ППВ (-0,005 МПа, -1 МПа, -5 МПа) и на разных стадиях сукцессий (0,3,9,23-и сутки) вносили стекла обрастания с нанесенными суспензиями спор и вегетативных клеток. Стекла вынимали через 5 суток, окрашивали акридином оранжевым и подсчитывали соотношение вегетативных клеток и спор.

При внесении стекол со спорами на всех стадиях сукцессий наибольшее число вегетативных клеток образовалось при высокой степени увлажнения (-0,005 МПа). При низкой степени увлажнения (-5 МПа) только при внесении на 23 сутки было 0,8% вегетативных клеток - на остальных стадиях сукцессий сохранялось 100% спор. Максимальное количество вегетативных клеток наблюдалось на 9 сутки сукцессий: 8,7% при »[ МПа И 29,4% при -0,005 МПа (средний и влажный варианты). При этом, например, во влажном варианте можно было видеть вновь образовавшиеся споры (прокрашенные без ободка),т,е. прошел цикл "внесенная спора —> вегетативная клетка —>"новая" спора".

При внесении стекол С вегетативными клетками структу ра популяций через 5 суток варьировала значительно сильнее. Прокомментировать эти изменения сложно, С одной стороны, вероятно, при неблагоприятных условиях (низкая влажность) вегетативные клетки спорулировали: с другой - в благоприятных условиях вполне могли образоваться "новые" вегетативные клетки (вегетативная клетка —>спора —> вегетативная клетка).

Большинство клеток теряли свои запасные вещества и были меньше, чем при внесении. Однако, например, при низкой влажности (-5МПа) на стадии сукцессии «23 сутки» произошла некая "консервация" части клеток: окало гиф грибов наблюдались скопления вегетативных клеток, крупных, как исходные.

По данным внесения на разных этапах сукцессий были составлены переходные матрицы марковских цепей и рассчитана стационарная структура популяции В.те%шегтт (рис.6). Наиболее благоприятными являются условия внесения на 9 сутки сукцессии высокой влажности -0,005 МПа. В этом случае доля вегетативных клеток в рассчитанной равновесной структуре популяции достигает 44%, тогда как в других случаях этот показатель не превышает 3-10%.

т • ^ гг ■41

•м./чи^ "•г ■л

1 - Ф» '^ята гг^!:^ - Т А

1 ¿К Л : ¿У"4' ■лГ."

• I1? 7:', .¿у* .• 1 ■1

0 сут., О сут., Зеут., Эсуг.. 9 сут., 9 сут.. 23 сут, 2Ъ суг,, -0.05МПа -1МГЬ -О.ООЬМГЪ -1МГЬ -О.ИЙМП» ,-1МГЪ -О.ООЗМГЬ -1МП»

□ Споры ■ Вег.клетки

Рлс. в. Ра в но вес нал структура популяции 8.т*даы^ит в разных условиях

Полученные данные подтверждают значимость состояния почвенного микробного комплекса в прикладных бистехи©логических задачах, связанных с интродукцией микробных популяций.

Ключевая гипотеза, которая проверялась в этой серии опытов, сформулирована следующим образом: в одной и той же почве при разной степени увлажнения развитие микробных сукцессий может проходить по разным маршрутам, что отражается на динамике конкретных видовых популяций

бацилл. Установлено, что, действительно, в одной и той же дерново-подзолистой почве в зависимости от влажности в ходе микробных сукцессий создаются столь разные условия, что это влияет на популяционную структуру B.megateпum.

Различия выявляются уже при микроскопии "пейзажей" на стеклах обрастания. При низком увлажнении на стеклах при окрашивании АО обращает на себя внимание большое количество мицелия грибов, при среднем появляется мицелий актнномицетов, при высоком - индексы обилия грибного и акгнномицеткого мицелия равны 1:1, причем общая длина мицелия значительно снижается при переходе от низкого увлажнения к высокому. В полной мер« гипотезу также подтверждают данные люминесцентной микроскопии с разными красителями и данные посевов.

Анализ стадий микробиологических сукиессий

методом мульяшсубсятатнаго тестирования

Методом мультисубстратного тестирования были оценены образцы почвы на разных стадиях сукцессии, инициированной увлажнением при -0,005 МПа и чистые культуры - В.те$,шепит и В.сегеж. Положение этих точек в пространстве двух главных компонент показано на рис. 7. Из матрицы

-10,3 -4,7 0,9 6,5 12,1 2-ая главная компонента

Рис. 7. Комломентный анализ • разделен не образцов почвы на разных этап« сукцессии к чисты* культур бацилл при использовании мгтод* ИСТ

П

факторных нагрузок для ограниченного числа информативных признаков следует, что первая главная компонента (ГК1) связана с ксилозой (-0,94), глюкозофосфатом (-0,85) и крахмалом (-0.78), Вторая главная компонента ГК2 определяется лактозой (-0,98) и раффинозой (-0,93).

При анализе данных было выявлено, что заметное пространственное разграничение имеют не только исследуемые образцы почвы на разных стадиях сукцессии, но и два представленных вида бацилл (см. рис.7). Относительно близкими в данной системе координат оказались образцы почвы на ранних стадиях сукцессии - «3» и «10» суток, и ближе к ним расположен В.сегеш -подтверждается характеристика г-стратегин (быстрый рост, провалы и всплески численности). Напротив, этот вид расположен максимально далеко от координат точки «30 суток» сукцессии. В.те%а1епит, в свою очередь, расположен ближе к 0-моменту и 30 суткам - тяготение к стационарным стадиям сукцессии и является показателем К-стратегии,

Расписание появления колоний кш метод анализа экологических характеристик почвенных баиилл

Рассмотрена возможность применения модели Хаттори - расписания появления колоний на твердых средах - к популяциям почвенных бацилл в экспериментах чистыми культурами В. те§а1егшт, В.сегеш. В.зиЫШз, В.ро1утуха и с бактериальным сообществом дерново-подзол истой почвы (воздушно-сухой и предварительно увлажненной).

В настоящее время в микробиологии исследуются дополнительные возможности классического метода учета бактерий чашечным методом - в частности, это анализ расписания появления колоний на питательной среде (НаКоп, 1985; (Сожевии, 1989; КазаЪага, Найоп, 1991).

Предполагается, что модель позволяет оценить активность клеток в природе. Хаттори доказал вероятностную природу размножения бактерий на твердых средах: процесс описывается распределением Пуассона - вероятность размножения мала, хотя общее число клеток велико. Модель описывается выражением N(1)= N [1 - е "1 ('"|г>], (I > I,), где N (0 - число колоний в момент времени ^ N - ожидаемое финальное число колоний; Л. и (, - параметры (Я -

вероятность размножения) В соответствии с распределением Пуассона можно сказать, что некоторое событие, запускающее процесс размножения клетки, происходит с вероятностью X в единицу времени, а результатом будет появление колонии через время с. Показатель X характеризует состояние исходной клетки, причем между А. и скоростью размножения нет прямой связи. Поэтому вероятность размножения должна изменяться на разных стадиях жизненного цикла и должна зависеть от содержания запасных веществ и пр. (Кожевин, 1989). Таким образом, по показателю X возможно методом посева получить представление об исходном состоянии клеток в природной среде.

Характер графиков расписания появления колоний для каждого вида сугубо индивидуален - разница меяоду видами одного рода наблюдается уже по времени начала регистрации колоний (рис,8). При посеве чистой культуры из суспензий спор и вегетативных клеток З.т^а/епит на МПА на 25 час проросло73,4% вегетативных клеток и только 15,5%спор,на50час-91,3%и 56,9% соответственно. Показатели Я. составили 0,034 ч"1 (споры) и 0,077 ч"1 (вегетативные клетки).

Для В.сегеиа эти показатели были 72,6% спор и 94,7% вегетативных клеток (25 часов) и 92% и 99,4% (50 часов) соответственно. Колонии В.ро1угяуха начали появляться на 40 час, к 45 часам появились 81,5% из спор и 9$,6% из вегетативных клеток. Колонии В.зиЬШ1з появились на 30 час, к 45 часу появились 71,9% из спор и 96,1% из вегетативных клеток. Показатели Л составили 0,084 ч"1 (споры) и 0,0196 ч'1 (вегетативные клетки).

Хаттори указывал в качестве универсальных следующие диапазоны активности клеток: при Л>0,042 ч'1 клетки имеют высокую активность, при Х<0,021 ч'1 находятся в состоянии глубокого покоя, причем предложенные критерии получены а опытах в основном с неспоровыми бактериями. Очевидно, что эти диапазоны требуют существенной корректировки в зависимости от объекта исследований - для бацилл они значительно отличаются.

После анализа данных по чистым культурам было установлено, что наиболее информативным является показатель доли колоний бацилл, регистрируемый на 50 час после посева. Если этот показатель превышает 92%, то учитываемые бациллы в основном представлены вегетативными клетками.

В. те§<иеНит

во

го

50 70 400

Вр4ия, часы

В.сегеих

В.ро1утуха

нм-

60 40

го ■

40 »о те юо

Врня, чкы

Рис. 8. Расписание появления колоний при посеве частьп культур бацилл

Если менее 92% - можно уверенно говорить о преобладании покоящихся форм.

При посеве на МПА дерново-падзолистой почвы к 50 часам после посева из воздушно-сухого образца почвы регистрировалось 85% колоний, а из предварительно увлажняемого - 96% (рис.9). Это подтверждает формальный критерий, более того, сравнение графиков показывает, что основной составляющей микробного комплекса является В.сегеих.

Рис. 9. Расписание появления колоний бактерий при посеве иа МПА

При оценке состава бактериального природного комплекса и соотношения видов р. ВасіІІиз при посеве воздушно-сухой почвы и после предварительного увлажнения в течение 9 суток наблюдалась следующая картина (рис. 10).

В.те%агегіит составлял при посеве из вошушно-сухой почвы аг 6% до 11,4% от общего числа бактерий, а из увлажняемой - не более 4,6%.

Численность В.сегеш ("собственно" В.сегеиз, белые сахаристые колонии, край неровный) в момент первого учета (28 часов) для воздушно-сухой почвы составляла 78% (в увлажненной 65,9%) и к 95 часам уменьшилась до 46,7% (36% в увлажненной). Более стабильным было положение В.сегеиз уаг.тусоШез («мицелиальная» форма) - 0% в 28 часов в обоих вариантах, 12% в воздушно-сухой почве и 9,5% в увлажненной к 95 часам. Нами рассмотрена отдельно Реформа В.сегеиз (блестящие круглые слизистые колонии мутно-бело-желтого цвета, край ровный, реакция на МПЖ ослаблена) - 28 часов 11% в "сухом" и 17,7% в увлажненном варианте, к 95 часам 14,7% и 26,1%; Непостоянство

—<воадаанго^уиая почва (контроль) -■— лрсдмрнютьмв

увлажняемая ■ критерий оиажси

Врем*, сутки

I - максимальный доверительный интервал

Щв.тедз1ег*ит

П В.сегеи$

■ й.сегеиа

час.тусоМе$ О в.селе05 (Ы)

О В.зиЬЬИз

ЯВ.ро1утуха

ОПрочс/е бактерии

Рис. 10. Состав микробного ком[\лвкса воздушно-сухой (а) и предварительно увлажненной {б) дериоао-ладэалисгой почвы (посев на МПА) при рассмотрении расписания появления колоний

соотношения разных форм а составе одного вида В.сегеих подчеркивает способность бацилл приспосабливаться к условиям среды при помощи образования вариантов вида,атак жедиссокиантов с Я-и М-формой колоний, Колонии В.роіутуха на МПА вообще не регистрировались при посеве из воздушно-сухой почвы, а в увлажняемой к 95 часам их доля составляла 5,1%, В.зиЬШк, не регистрируемый ни в одном варианте к 28 часам, составлял соответственно около 1,5% в "сухом" н до 0,2% в увлажненном вариантах в течение всего опыта.

Таким образом, показано, что группа представителей рода ВасШив является гетерогенной по относительной экологической стратегии. Так, уже на 25 час после посева появились более 70% колоний В. сегеи£, колонии Вроіумуха и В.зиЫШх не появились совсем. Если же сравнить В.те^аШіит и В.сегеаз, то

32

быстрый и массовый рост B.cereus подтверждает его склонность к г-стратеги и (динамика с популяиионными "взрывами" к провалами), а для ß.megaterium характерны черты K-стратегии - с инертным, постепенным ростом и "сглаженной" динамикой. Различие между экологическими характеристиками столь существо к но, что позволяет ввести формальные критерии определения видов, то есть по характеру расписания появления колоний судить не только о структуре популяций (споры - вегетативные клетки), но и о доминировании определенного вида бацилл.

Полученные данные по разным видам рода Bacillus - сукцессионная динамика при разных уровнях влажности, мультнсубстратное тестирование (признаки приспособленности B.megaierium к поздним, а B.cereus к ранним этапам сукцессии), расписание появления колоний (характер динамики), рассмотрение таксономических характеристик - свидетельствуют, что даже очень близкие в таксономическом отношении представители р. Bacillus имеют разные экологические стратегии. Распределение по стратегиям полиостью согласуется с данными о географическом распространении этих видов.

ВЫВОДЫ

1. Внесенная в дерново-подзолистую почву популяций B.mega¡erium сохраняется на уровне численности, который превышает плотность аборигенной популяции этого вида. Характер динамики и (продуцируем ой популяции на первых этапах зависит от уровня внесения и типа колониеобразуюших единиц (споры и вегетативные клетки), но в конечном счете прослеживается тенденция к стабилизации популяционной структуры с доминированием спор. Динамика исследуемой популяции может быть описана марковской цепью стохастической моделью, основанной на экспериментальных данных о вероятностях перехода из состояния "вегетативная клетка" в состояние "спора" и обратно.

2-3

2. Показано, что в зависимости от условий увлажнения в диапазоне от -0,005 МПа до -5 МПа давления почвенной влаги в одной и той же дерново-подзолистой почве формируются разные микробные сообщества. Основная тенденция Связана с выраженным снижением относительной активности бактерий при возрастании потенциала почвенной влаги.

3- Судьба внесенной популяции B.megaterium существенно зависит от состояния почвенной микробной системы в момент интродукции, а состояние микробной системы определяется сукцессиокными процессами, которые а свою очередь зависят от условий местообитания. Даля вегетативных клеток в равновесной структуре популяции варьирует в диапазоне от 0 до 44% в зависимости от условий увлажнения н стадии сукцессии.

4. На основе сравнительного анализа экологических связей видов B.megaterium и B.cereus установлено, что близкие таксоном и чески веды одного рода имеют различные экологические стратегии. Распределение по стратегиям согласуется с данными о географическом распространении этих видов.

5. Показана возможность использования метода расписания роста колоний на твердых средах для анализа структуры популяций почвенных бацилл.

6. Показана принципиальная возможность решения диагностической задачи по определению на основе микробиологических параметров уровня влажности дерноао-подоол истой почвы. И, наоборот, на основе известных физических характеристик можно составить представление о параметрах микробного комплекса.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ

1. Калинина К.В. Определение структурных характеристик комплекса почвенных бацилл на основе анализа расписания появления колоний, // Тезисы II съезда Российского общества почвоведов (РОП). С.-Петербург, 1996, с.260.

2. Калинина К.В., Кожевик НА., Звягинцев Д.Г., Судницьш ИИ. Особенности микробных сукцесснй в почве в зависимости от уровня влажности, //Почвоведение. 1997. Jfe 4, с.318-321.

3. Калинина К.В., Кожевин П.А., Звягинцев Д.Г. Анализ расписания роста колоний почвенных бацилл //Микробиология. 1999. Т.68,№2, с.232-234.

Подписано в печать 19.12.2002. Формат 60 х 84 1/16.

Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 2,09. Усл. кр.-отт. 8,37. Уч.-изд. л. 2,25. Тираж 100 экз. С 563

Московский государственный институт радиотехники, электроники и автоматики (технический университет) 117454 Москва, просп. Вернадского. 78

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Калинина, Кира Владимировна

i ВВЕДЕНИЕ.

1. ОБЗОР Л ИТ ЕРАТУ РЫ

1.1. Почвенные микробные сообщества

Строение и функции почвенных микробных комплексов: определения, схемы, развитие подходов. Понятие сукцессии в экологии. Гипотеза г-К - континуума. Понятие экониши.

1.2. Методы изучения почвенных микробных систем.

Структурное и функциональное направления. Мерологические методы: метод чашечного учета, генетическая маркировка, электронная микроскопия, иммунофлуо-ресцентный метод. Определение клеточной активности. Холистические методы: измерение активности функций, метод мультисубстратного тестирования.

1.3. Описание состояния почвенной микробной системы.

Состояние равновесия микробного сообщества. Соотношение показателей обилия по данным микроскопии и посева (К). Расписание появления колоний. Применение показателей расписания появления колоний. Скорость роста грибов.

1.4. Микробные популяции в почве.

Необходимость изучения конкретной популяции в природе. Популяционная динамика: оценка приспособленности, интродукция. Структура популяции: марковская цепь. г-К стратеги среди микроорганизмов. Проблемы управления популяцией. Изменение микробного комплекса в ходе сукцессии. Влияние изменения микробного комплекса на судьбу конкретной микробной популяции. Влажность как один из факторов, влияющих на микробную популяции.

1. 5, Почвенные бациллы.

Характеристика рода Bacillus. Споры как структурные единицы бацилл.

Распространение бацилл в почвах. Динамика бацилл в почве.

2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

3.1. Динамика популяции B.megaterium при внесении в виде спор и вегетативных клеток на разных уровнях численности в дерново-подзолистую почву.

3.2. Характер микробной сукцессии при разных значениях потенциала почвенной влаги.

3.3. Динамика B.megaterium при внесении на разных этапах сукцессии.$

3.4. Анализ стадий микробиологических сукцессий методом мультисубстратного тестирования.

3.5. Расписание появления колоний как метод анализа экологических характеристик почвенных бацилл.

ВЫВОДЫ.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Популяционная экология бацилл в почве"

Актуальность проблемы

Бациллы являются одной из наиболее широко распространенных групп почвенных бактерий. В экологической характеристике бацилл среди особенностей в первую очередь упоминаются относительно сложные жизненные циклы и высокая устойчивость к неблагоприятным условиям.

Бациллы играют существенную роль в процессах разложения органического вещества в почвах. Именно с бациллами связаны классические работы E.H. Мишустина по распространению разных видов микроорганизмов в различных почвах. Однако до сих пор недостаточно изученной является экология видовых популяций бацилл (как аборигенных, так и интродуцированных) непосредственно в почве как в природном местообитании. Между тем, популяционные исследования представляют не только теоретический, но и прикладной интерес при решении задачи управления желательными и нежелательными популяциями бацилл в почве. Такие проблемы актуальны, например, при использовании бацилл в составе комплекса бактерий-стимуляторов роста растений (PGPM), при применении энтомопатогена Bacillus thuringiensis (Мозговая, 2001) и других плановых или несанкционированных интродукциях бацилл, включая генетически модифицированные популяции (Lindemann et al., 1986; Tiedje et al., 1989 и др.) и возбудителя сибирской язвы Bacillus anthracis (Manchee et al., 1994).

Популяционный подход в экологии микроорганизмов предполагает проведение анализа динамики микробной популяции непосредственно в естественном местообитании с оценкой приспособленности, характеристикой экологической стратегии и изучением других характеристик, определяющих судьбу популяции in situ (Кожевин, 1989, 2000). В случае с бациллами как объектами с относительно сложным жизненным циклом возможности популяционного подхода не реализованы в полной мере, что препятствует пониманию их экологии и решению задач по управлению популяциями в природной среде.

Цель работы - анализ динамики популяций отдельных видов рода Bacillus непосредственно в дерново-подзолистой почве с выяснением основных вопросов классического популяционного подхода, включая определение судьбы популяций в зависимости от условий в природном местообитании с оценкой популяционной структуры, а также характеристику относительной экологической стратегии.

Задачи исследования

1. Характеристика структурных изменений (споры - вегетативные клетки) на примере динамики B.megaterium на основе стохастической модели (марковской цепи).

2. Оценка влияния влажности почвы на динамику популяций конкретных видов бацилл {B.megaterium и В.сегет).

3. Анализ влияния влажности на ход микробных сукцессий в почве и динамику интродуцируемых спор и вегетативных клеток B.megaterium.

4. Оценка структуры популяций бацилл в природе (B.megaterium, В.сегет, В.яиЬНШ, В.ро1утуха) с использованием модели расписания появления колоний (по Хаттори).

5. Исследование экологических характеристик B.megaterium и В.сегет в дерново-подзолистой почве с использованием метода мультисубстратного тестирования (МСТ).

Научная новизна

Впервые на основе классического популяционного подхода охарактеризована динамика популяций разных видов почвенных бацилл непосредственно в природном местообитании с анализом особенностей стабилизации показателей обилия и структуры. Предложены оригинальные модели и подходы для описания и прогнозирования динамики популяционной плотности бацилл после интродукции, включая цепь Маркова с расчетом соотношения спор и вегетативных клеток, а также характеристику популяций почвенных бацилл по расписанию появления колоний на твердой питательной среде. Впервые на основе особенностей динамики разных видов бацилл в ходе микробных сукцессий при разных уровнях влажности почв и анализа экониш с помощью метода мультисубстратного тестирования определены относительные экологические стратегии исследуемых популяций. Показано, что весьма близкие в таксономическом отношении виды одного рода имеют разные экологические стратегии. Почвенные бациллы не являются группой организмов с единой экологической стратегией, что позволяет по многим признакам дифференцировать относительных г- (В.сегет) и К-стратегов {B.megaterium, В.зиЫШя, В.ро1утуха). Распределение по стратегиям полностью соответствует данным о географическом распространении этих видов: условия дерново-подзолистой почвы со слабой минерализацией является аналогом условий начальных стадий сукцессии, что характерно для В.сегет, а условия южных почв -этапов «зрелой» сукцессии (В.те%а1епит).

Показано, что в почве популяции бацилл на 90-99% представлены спорами. Однако в зависимости от условий увлажнения и стадии сукцессии доля вегетативных клеток в равновесной структуре популяции B.megaterium достигает 44%, тогда как в других случаях этот показатель не превышает 10%.

Продемонстрирована адаптация бацилл к разным условиям влажности на уровне диссоциантов и вариантов в рамках одного вида.

Показана также принципиальная возможность решения диагностической задачи по определению влажности дерново-подзолистой почвы на основе микробиологических параметров, и наоборот.

Практическая значимость

Изучение структуры популяций бацилл в динамике в ходе различных сукцессий дает информацию, важную для решения проблемы управления популяциями в природе - желательными и нежелательными, аборигенными и внесенными, а также для выделения из природы объектов с требуемыми для биотехнологии свойствами.

Работа выполнена при частичной поддержке грантов РФФИ «Теоретическое и экспериментальное моделирование воздействия почвенно-геофизических параметров на фрагменты биогеохимических циклов воды, углерода и азота в системе почва - биота - атмосфера» и «Университеты России - фундаментальные исследования».

Автор выражает глубокую признательность своему научному руководителю д.б.н. профессору Д.Г.Звягинцеву, соруководителю работы д.б.н. П.А.Кожевину, к.б.н. Т.Г.Добровольской и к.б.н. И.Н.Скворцовой за консультации, а также к.б.н. Н.В. Костиной за поддержку и ценные замечания.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Заключение Диссертация по теме "Микробиология", Калинина, Кира Владимировна

ВЫВОДЫ

1. Внесенная в дерново-подзолистую почву популяций B.megaterium сохраняется на уровне численности, который превышает плотность аборигенной популяции этого вида. Характер динамики интродуцируемой популяции на первых этапах зависит от уровня внесения и типа колониеобразующих единиц (споры и вегетативные клетки), но в конечном счете прослеживается тенденция к стабилизации популяционной структуры с доминированием спор. Динамика исследуемой популяции может быть описана марковской цепью - стохастической моделью, основанной на экспериментальных данных о вероятностях перехода из состояния "вегетативная клетка" в состояние "спора" и обратно.

2. Показано, что в зависимости от условий увлажнения в диапазоне от -0,005 МПа до -5 МПа давления почвенной влаги в одной и той же дерново-подзолистой почве формируются разные микробные сообщества. Основная тенденция связана с выраженным снижением относительной активности бактерий при возрастании потенциала почвенной влаги.

3. Судьба внесенной популяции В.те$Шегтт существенно зависит от состояния почвенной микробной системы в момент интродукции, а состояние микробной системы определяется сукцессионными процессами, которые в свою очередь зависят от условий местообитания. Доля вегетативных клеток в равновесной структуре популяции варьирует в диапазоне от 0 до 44% в зависимости от условий увлажнения и стадии сукцессии.

4. На основе сравнительного анализа экологических связей видов В.те%саепшп и В.сегеш установлено, что близкие таксономически виды одного рода имеют различные экологические стратегии. Распределение по стратегиям согласуется с данными о географическом распространении этих видов.

5. Показана возможность использования метода расписания роста колоний на твердых средах для анализа структуры популяций почвенных бацилл.

6. Показана принципиальная возможность решения диагностической задачи по определению на основе микробиологических параметров уровня влажности дерново-подзолистой почвы. И, наоборот, на основе известных физических характеристик можно составить представление о параметрах микробного комплекса.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Калинина, Кира Владимировна, Москва

1. Алёхина Л.К., Добровольская Т.Г. Динамика структуры бактериальных комплексов дерново-глеевой почвы в процессе ее высушивания// Почвоведение. 1999, №9. С. 1140-1143.

2. Алёхина JI.K., Добровольская Т.Г., Початкова Т.Н., Звягинцев Д.Г. Оценка бактериального разнообразия в почвенных микрокосмах при разной влажности// Микробиология. 2001. Т.70, №6. С.847-854.

3. Алёхина Л.К., Невская Д.В., Добровольская Т.Г., Звягинцев Д.Г. Бактериальное разнообразие в лесных почвах (сукцессионный анализ)// Микробиология. 1997. Т.66, №4. С.558-562.

4. Аристовская Л.В. Микробиология подзолистых почв. М.:Наука, 1966. 187с.

5. Бабич Т. Л. Сукцессионные изменения в комплексе актиномицетов в низинно-торфяной почве. // Современные проблемы почвоведения и экологии. М., 1994. С. 104.

6. Бабич Т. Л. Экологическая характеристика почвенных актиномицетов на основе сукцессионного анализа. Автореферат дис. . канд.биол. наук. М.,1997

7. Бабич Т.Л., Зенова Г.М., Кожевин П. А. Сукцессионные изменения и перекрывание экониш в комплексе актиномицетов в черноземе.// Микробиология. 1994. Т.63. Вып.2. С.294-297.

8. Бабич Т.Л., Зенова Г.М., Судницын И.И., Кожевин П. А., Звягинцев Д.Г. Сукцессионные изменения комплекса актиномицетов торфяной почвы.// Микробиология. 1996.Т.65. Вып.1. С.111-118.

9. Бернат Й., Дубовска А., Браунова С., Гузев B.C. Сравнительный анализ состава микромицетов окультуренных почв// Микроорганизмы и охрана почв. Под ред. Д.Г.Звягинцева. М.МГУ. 1989. С. 179-193.

10. Бигон М., Дж. Харпер, Таунсенд К. Экология. Особи, популяции и сообщества. 1,2 т. М.:Мир. 1989. 667с., 473с.

11. Виноградский С.Н. Микробиология почвы. М.; Л. 1952.

12. Волкова Е.И. Динамика численности и структуры актиномицетных популяций в почве: Автореферат дис. . канд.биол.наук. М., 1987.

13. Волкова Е.И., Полянская Л.М., Кожевин П.А. Количественный учет спор актиномицетов в почве с помощью иммунофлуоресценции// Микробиология.1985. Т.54, №5. С.860-861.

14. Волкова Е.И., Полянская Л.М., Кожевин П. А, Звягинцев Д.Г. Динамика численности и структуры актиномицетных популяций в почве. // Микробиология, 1986. Т.55, №6. С. 1027-1029. Волкова 1985 К-92

15. Гельцер Ю.Г. Простейшие как компонент почвенной биоты (систематика, экология). М.: МГУ. 1993. 172с.

16. Горленко М.В. Мультисубстратное тестирование почвенных микробных сообществ. Авторефератдис. .канд.биол.наук. М.,1995

17. Горленко М.В., Кожевин П. А. Дифференциация почвенных микробных сообществ с помощью мультисубстратного тестирования. // Микробиология. 1994. Т.63. Вып.2. С.289-293.

18. Джефферс Дж. Введение в системный анализ. М., 1981.

19. Джиллер П. Структура сообщества и экологическая ниша. М.:Мир, 1988. 184с.

20. Добровольская Т.Г., Лысак Л.В. Звягинцев Д.Г. Бактерии как компонент биоты лесной подстилки// Вестн. Моск. Ун-та. Сер. Почвоведение. 1987. №2. С.54-58.

21. Добровольская Т.Г., Скворцова И.Н., Лысак Л.В. Методы выделения и идентификации почвенных бактерий. М.: Изд-во МГУ, 1989. 72 с.

22. Добровольская Т.Г., Чернов И.Ю., Звягинцев Д.Г. О показателях структуры бактериальных сообществ// Микробиология. 1997. Т.66, №3. С.408-414.

23. Додзин М.Е., Полянская Л.М. О возможности управления численностью клубеньковых бактерий в почве. // Вестник Моск. Ун-та, Сер. Почвоведение.1986. №4. С 69-71.

24. Дьяков Ю.Т. Популяционная биология фитопатогенных грибов. // М., 1998.

25. Ефременкова Л.М., Кожевин ПА, Виноградова К.А, Звягинцев Д.Г. Изучение динамики популяции актиномицета в почве // Микробиология. 1978. Т.47, №5. С. 871-876.

26. Заварзин Г. А К понятию микрофлоры рассеяния в круговороте углерода // Журн. Общ. Биол. 1970. № 4. С. 383-393.

27. Заварзин Г. А. Экстенсивная микробиология.// Изв. АН СССР. Сер. Биол. 1976. №.1. С.121-134.

28. Звягинцев Д.Г. Взаимодействие микроорганизмов с твердыми поверхностями. М.: МГУ. 1973. 174с.

29. Звягинцев Д.Г. Почва и микроорганизмы. М.: МГУ. 1987. 255с.

30. Звягинцев Д.Г., Виноградова К. А., Агре Н.С., Перцовская А.Ф. Собственная (первичная) флуоресценция аюиномицетов/У Микробиология. 1964. Т.ЗЗ, №4. С.631.

31. Звягинцев Д.Г., Кожевин П. А. Изучение динамики популяции клубеньковых бактерий в почвах с помощью иммунофлуоресценции// Микробиология. 1974. Т.43, №5. С.888-891.

32. Звягинцев Д.Г., Кожевин П.А., Кочкина Г. А., Полянская JI.M. Микробная сукцессия в почве и определение экологических стратегий конкретных популяций /У Микробиология. 1981. Т.50, №2. С.353-359.

33. Звягинцев Д.Г., Кожевин П. А, Додзин М.Е., Полянская JI.M, Регуляция фисленности клубеньковых бактерий в почве// Биологический азот в сельском хозяйстве. 1989. M. С.40-45.

34. Иванова АЕ. Жизнеспособность мицелия почвенных грибов при разных способах подготовки почв к анализу// Тезисы доклада на международной конференции по фундаментальным наукам «Ломоносов-96). 1996. Почвоведение. С.34.

35. Иванова А.Е. Жизнеспособность фрагментов мицелия почвенных микроскопических грибов в разных экологических условиях: Автореферат дис. . .канд.биол.наук. М., 1999.

36. Имшенецкий А А., Парийская АН., Горелова О.П. Изучение выживаемости клубеньковых бактерий методом генетической маркировки // Микробиология. 1976. Т.45. С. 1107-1110.

37. Исаева C.B. Динамика численности и структуры Bacillus sphaericus в почвах. Дипломная работа. МГУ. 1987.

38. Калакуцкий Л.В., Агре Н.С. Развитие актиномицетов. М.:»Наука», 1977. 190с.

39. Калниньш А.Д., Класен В.П., Янсоне В.К. Симбиотические свойства стрептомицинустойчивых форм клубеньковых бактерий// Тр. Лата.с.-х. академии. 1974. Т.85. С.3-8.

40. Кириллова Н.П. Динамика численности микробных популяций в системе почва-растение в модельных опытах: Автореферат дис. . канд.биол. наук М., 1983.

41. Кириллова Н.П., Стасевич Г. А, Кожевин П.А., Звягинцев Д.Г. Динамика популяций бактерий в системе почва-растений. // Микробиология. 1981. Т.50. №1. С. 128-134.

42. Класен В.П. Получение стрептомицинустойчивых форм клубеньковых бактерий//Тр. Латв.с.-х. академии. 1974. Т.85. С.9-12.

43. Кожевин П. А Люминесцентномикроскопическое изучение комплекса микроорганизмов и отдельных микробных популяций в почве: Автореферат дис. .канд.биол.наук. М.,1976

44. Кожевин П. А., Динамика и механизмы регуляции численности микроорганизмов в естественной среде обитания// Докл. МОИП. Новые данные об экологии и охране флоры и фауны СССР. М., 1979. С.98-101.

45. Кожевин П. А Экология микроорганизмов: эксперименты в природе// Природа. 1985, № 7. С.78-85.

46. Кожевин П. А Динамика микробных популяций в почве// Микроорганизмы в сельском хозяйстве. М., 1986. С. 17.

47. Кожевин П. А Микробные популяции в природе. М., 1989

48. Кожевин П. А. Динамика микробных популяций в почве.// Вестн. Моск. Ун-та Сер. 17, Почвоведение. 1992. №2. С.39-56.

49. Кожевин П. А Популяционная экология почвенных микроорганизмов. Дис. . доктора биол. наук в форме доклада. М., 2001.

50. Кожевин П. А, Звягинцев Д.Г. Проблема оценки численности почвенных микроорганизмов//Докл. АН СССР. 1980. Т.250, вып.2. С.461-463.

51. Кожевин П. А, Кочкина Г. А, Ягодина Т.Г., Звягинцев Д.Г. О критериях микробной сукцессии в почве// Микробиология. 1980. Т.49, №2. С.ЗЗ5-341.

52. Кожевин П. А., Корчмару С.С. На пути к теории применения микробных удобрений// Вестник Моск. Ун-та. Сер. Почвоведение. 1995, №2. С.52-61.

53. Кожевин П. А., Полянская Л.М., Звягинцев Д.Г. Динамика популяций различных почвенных микроорганизмов//Микробиология. 1979. Т.48, №3. С.490-494.

54. Кожевина Л.С., Виноградова К.А., Кожевин п. А, Силаев А.Б. Изучение связи роста и морфологической дифференциации с антибиогикообразованием у кулыур продуцентов гелиомицина// Антибиотики. 1976, № 8. С. 709-714.

55. Корчмару С.С. Интродукция естественных бактериальных комплексов в ризосферу растений: Автореферат дис. . канд.биол.наук. М., 1995

56. Костина Н.В. Микробное поглощение закиси азота в почвах: Автореферат дис. .канд.биол.наук. М., 1995

57. Кочкина Г. А Сукцессии почвенных микроорганизмов и место в них конкретных микробных популяций: Автореферат дис. . .канд.биол.наук. М., 1981

58. Кочкина Г. А, Кожевин П. А, Звягинцев Д.Г. Морфологические критерии в популяционном анализе клубеньковых бактерий в почве// Докл. АН СССР. 1980. т.255. С.466-468.

59. Кочкина Г. А, Кожевин П. А., Звягинцев Д.Г. Метабиотические взаимодействия, способствующие выживанию клубеньковых бактерий в почве//Микробиология. 1981. Т.50. С.903-906.

60. Кураков АВ., Костина Н.В. Микробная колонизация ризопланы на ранних стадиях развития растений//Микробиология. 1997. Т.66, №3. С.394-401.

61. Кураков АВ., Костина Н.В. Особенности пространственного заселения ризопланы микроскопическими грибами// Микробиология. 2001. Т.70, №2. С.204-214.

62. Лимарь Т.Е., Полянская Л.М., Кожевин П. А, Звягинцев Д.Г. Приемы повышения численности клубеньковых бактерий в почве// Микробиология. 1984. Т.53, №2. С.345-347.

63. Лисичкина Г. А., Кожевин П. А Влияние внесения соломы на динамику клубеньковых бактерий в ризоплане, ризосфере сои и почве// Микробиология. 1986. Т.55, №1.С.138-141.

64. Майорова Т.Н. Популяционная экология Azospirillum brasilense: Автореферат дис. . канд. биол.наук. М.,1996

65. Майорова Т.Н., Кожевин П. А, Звягинцев Д.Г. Подходы к применению азоспирилл в качестве бактериального удобрения// Микробиология, 1996. Т.65, №.2. С. 297-301

66. Марфенина О.Е., Попова Л.В., Звягинцев Д.Г. Особенности циклов развития микроскопических грибов в почвах// Почвоведение. 1991, № 8. С.80-87.

67. Марфенина О.Е., Иванова АЕ., Звягинцев Д.Г. Влияние фрагментации мицелия разных видов грибов на его жизнеспособность// Микробиология. 1994. Т.63,№6. С.1065-1071.

68. Милько Е.С., Егоров Н.С. Экологическая роль процесса расщепления популяций бактерий на варианты. Экологическая роль микробных метаболитов. Под ред. Д.Г.Звягинцева. М.: МГУ. 1986. С.201-212.

69. Мирчинк Т.Г., Паников Н.С. Современные подходы к оценке биомассы и продуктивности грибов и бактерий в почве// Успехи микробиологии. 1985. № 20. С. 198

70. Мишустин Е.Н. Эколого-географическая изменчивость почвенных бактерий. М„ Л.: АН СССР. 1947. 325с.

71. Мишустин Е.Н. Ассоциации почвенных микроорганизмов. М., «Наука». 1975. 107с.

72. Мишустин Е.Н., Емцев В.Т. Микробиология, 2-е изд. М.:»Колос» 1978. 250с.

73. Мишустин Е.Н., Перцовская М.И., Горбов В. А Санитарная микробиология почвы. М.:Наука, 1979. 303с.

74. Мозговая И.Н. Судьба энтомопатогенных бацилл в почве: Автореферат дис. . канд. биол.наук. М., 2001.

75. Мулюкин АЛ., Луста К.А, Грязнова М.Н., Козлова АН., Дужа М.В., Дуда В.И., Эль-Регистан Г.И. Образование покоящихся форм Bacillus cereus и Micrococcus luteus// Микробиология, 1996. Т.65, № 6. С.782-789.

76. Никитин Д.И. Новые формы микроорганизмов // Успехи микробиологии. 1971. № 3. С.33-45.

77. Никитин Д.И., Васильева JI.B., Лохмачева Р.Л. Новые и редкие формы почвенных микроорганизмов. М., 1966.

78. Никитин Д.И., Никитина Э.С. Процессы самоочищения окружающей среды и паразита бактерий. М.„ 1978

79. Одум Ю., Экология. М.:Мир. 1986. Т.2. 376с.

80. Панчишкина М.Н., Кожевин П. А., Звягинцев Д.Г. Количественное описание динамики клубеньковых бактерий //Микробиология. 1984. Т.53, №3. С.508-511.

81. Панчипткина М.Н., Кожевин П. А., Звягинцев Д.Г.Динамика популяции Pseudomonas denitriflcans в почвах/'/ Вестн. Моск. Ун-та. Сер почвоведение. 1985, №2. С.65-68.

82. Панчишкина М.Б., Кожевин П. А, Звягинцев Д.Г. Типы динамики микробных популяций в почве// Микробиология. 1988. Т.57, №3. С. 476-480.

83. Полякова AB. Дрожжи в торфяно-болотных почвах: Автореферат дис. . канд. биол. наук. М., 2002.

84. Полянская Л.М. Микробная сукцессия в почве. Дис.докт.биол.наук, вформе научного доклада. М., 1996.

85. Полянская Л.М., Головченко AB., Звягинцев Д.Г. Определение жизнеспособности спор и мицелия грибов в почве// Микробиология. 1998. Т.67, №6. С.832-836.

86. Полянская Л.М., Кожевин П. А, Звягинцев Д.Г. Зависимость динамики численности клубеньковых бактерий в почве от стадии микробной сукцессии// Микробиология. 1981. Т.50, С.183-185.

87. Полянская Л.М., Кожевин П. А, Звягинцев Д.Г. Динамика популяций антагонистов в нестерильной почве //Микробиология. 1983. Т.52, №1. С.145-148.

88. Рахно П. О сезонности бактерий в почвах Эстонской ССР// Изв. АН Эст.ССР, сер. биол. Т. 10, №3. С.24-27.

89. Скворцова И.Н. Идентификация почвенных бактерий рода Bacillus. Часть 1. М.: МГУ. 1983. 43с.

90. Скворова И.Н. Идентификация почвенных бактерий рода Bacillus. Часть 2. М. МГУ. 1984. 24с.

91. Стейниер Р., Эдельберг Э., Интрэм Дж. Мир микробов. М.: Мир, 1979. Т.З. С. 184-217.

92. Струнникова O.K., Шахназарова В.Ю., Вишневская H. А Применение мембранных фильтров и иммунофлуоресцентного окрашивания для наблюдения за развитием почв ообитающих микромицетов// Микология и фитопатология. 1998. Т.32, Вып.2. С.65-72.

93. Судницын И. И. Закономерности передвижения почвенной влаги. М.: Наука. 1964. 134с.

94. Судницын И.И. Движение почвенной влаги и водопотребление растений. М. : Изд-во МГУ. 1979. 255с.

95. Уитгекер Р. Сообщества и экосистемы. 1980. М.: Прогресс. 328с.

96. Умаров М.М., Степанов A.JI, Костина Н.В. Изучение комплекса микроорганизмов, восстанавливающих закись азота в почвах// Почвоведение. 1993. №12. С.72-76.

97. Шахназарова В.Ю. Развитие интродуцированной популяции Fusarium culmorurn (W.G.SM) Sacc. В различных почвенных условиях: Автореферат дис. . канд. биол.наук. СПб, 2000.

98. Шахназарова В.Ю., Струнникова O.K., Вишневская H. А Влияние влажности на развитие Fusarium culmorurn в почве// Микология и фитопатология. 1998.Т.32, Вып.6. С.37-43.

99. Шлегель Г. Общая микробиология. М.: «Мир», 1987. 562с.

100. Alabouvette С., Rouxel F., Louvet J Characteristics of Fusarium wilt-suppressive soils and prospects for their utilization in biological control// Soil-borne plant pathogens/ Shippers В., Gams W. Sydney: Academic Press, 1979. P. 165-182.

101. Alexander M Spread of organism with novel genotypes// Biotechnol and the environment. 1985. Washington. P. 115-136.

102. Andrews J.H., Rouse D.I. Plany pathogens and theory of r- and К selection// American Naturalist. 1982. 120. P.283-296.

103. Bergey's Manual of determination bacteriology. Eds. N.R. Kreig, J.G.Holt.

104. Baltimore; The Williams and Willeing Co, 1994. 787 p. ,104.Blocher J.C., Busta F.F. Bacterial spore resistance to acid// Food Technol. 1983. V.37(ll). P.87-99.

105. Bohlool B., Schmidt E.L. The immunofluorescence in microbial ecology// Microbial Ecol. 1980/ V.4 P.203-241.

106. Brockwell J., Diatloff A., Schwinghamer E. An appraisal of methods for distinguishing between strains of rhizobium// Microbial Ecol. 1978. Berlin. P.390-397.

107. Chanway C.P., Radley R.A., Holl F.B. Inoculation of conifer seed with plant growth promoting Bacillus strains causes increased seadling emergence and biomass// Soil Biol. Biochem. 1991. V.23, №6. P.575-581.

108. Colwell R., Brayton P., MacDonnel D. Viable but not-culturable human pathogensin the environment// Fourth Int. Symp. Microbial Ecol. 1986/ Lubljana.

109. Condon E. Influence of the sporulation temperature upon the heat resistance of Bacillus subtilis// J. Appl. Bacterid. 1992. V.73, №4. P.251-256.

110. Couteuadier Y., Alabouvette C Quantitative comparison of Fusarium oxysporum competitiveness in relation to carbon utilization// FEMS Microbiol. Ecol. 1990. V.74. P.261-268.

111. Crozat Y., Cleyet-Marel J.C., Ciraud J., Obaton M. Survival rates of Rhizobium japonicum populations in different soils// Soil Biol. Biochem. 1982/ V.14. P. 401-405.

112. Danso S., Habte M., Alexander M. Estimating the density of individual bacterial populations// Canad. J. Microbiol. 1973. V.19. P. 1450-1451.

113. Fisher K.,Hohn D., Honerlage W., Schonholzer F., Zeyer J. In situ detection of spores and vegetative cells of Bacillus megaterium on soil by whole-cell hybridization// Systematic and Appl. Microbiology. 1995. V.61(18-2). P.3185-3188.

114. Fliermans C., Bohlool B., Schmidt E.L. Autoecological study of the chemoautotroph Nitrobacter by immunofluorescence//Appl. Microbiol. 1974. V.27. P. 124-129.

115. Fredrickson J., Bezdicek D., Brockman F., Li S. Enumeration of Tn5mutant bacteria in soil// Appl. Env. Microbiol. 1988. V54, №2. P.446-463.

116. Fuller R. Probiotics in man and animals// J. Appl.Bacteriology. 1989. V66. P.365-378.

117. Germida J. Growth of indigenous rhizobium in soils amended with organic nutrients// Appl. Env. Microbiol. 1988. V.54. 257-263.

118. Grime J.P. Plant strategies and vegetation process. J.Willey. 1979. CiChester. N-Y

119. Hattori T. Kinetics of colony formation of bacteria: an approach to the basis of the plate count method// The reports of the Institute for Agricult. Resear, Tohoku

120. University. 1985. V.34. 123p.

121. Hossain A., Alexander M. Enchancing soybean rhizosphere colonization by Rhizobium japonicum// Appl. Env. Microbiol. 1984. V.48, №3. P.468-472.

122. Joyce C. Vandals disrupt outdoors tests with altered bacteria// New Scientist, 30 April. 1987. P.27.

123. Kasahara Y., Hattori T. Analisys of bacterial populations in a grassland soil according to rates of development on solid media// FEMS Microbiol. Ecol. 1991. V.86. P.95-102.

124. Keya S., Alexander M. Factors affecting growth of Bdellovibrio on rhizobium// Arch. Microbiol. 1975. V. 103. P.37-43.

125. Kirchman D., Sigda J., Kapuscinski R., Mithell R. Statistical analysis of the direct count method for the enumerating bacterial// Appl. Environment. Microbiol. 1981. V.92. P.241-248.

126. Leighton T.J., Doi R.H. The stability of messenger ribonucleic acid during #- sporulation m Bacillus subtilisll J.Biol.Chem. 1971. V.246. P.3186-3195.

127. De Leij F.A.A.M., Whipps J.M., Lynch J.M. The use of colony development for the characterization of bacterial communities in soil and on roots// Microbial Ecol. 1993. V.27. P.81-97.

128. De Leij F. Detection, isolation and manipulation of soil and rhizosphere microorganisms//' Materials of Joint meeting of BSPP with the Society for Applied Microbiology. Dec. 1998.

129. Li D., Alexander M. Bacterial growth rates and competition affect nodulation by Rhizobium meliloti// Appl. Env. Microbiol. 1986. V.52, №4. P.8G7-812.

130. Liu Z.L., Sinclair J.B. Population dynamics of Bacillus megaterium B153-2-2 in rhizospere of soybean// Phytopathology. 1991. V.82. P. 1297-1301.

131. Liu Z.L., Sinclair J.B. Colonization of soybean roots by Bacillus megaterium B 153-2-2//Soil Biol. Biochem. V.25. P.849-855.

132. Lindermann J., Warren G., Suslow T. Ice-nucleating bacteria// Science. 1986. V.231, № 4738.536.

133. Lipson D.A., Schadt C.W., Schmidt S.K. Changes in soil microbial community structure and function in an alpine dry meadow following spring snow melt// Microbial Ecol. 2002. Online publication, March

134. Magan N., Hand P., Kirkwood I., Lynch J. Establishment of microbial inocula on decomposing wheat straw in soil of different water contents// Soil Biochem. 1989. V.21,№ l.P. 15-22.

135. Manchee R.J., Broster M.G., Melling J. Bacillus anthracis on Gruinard Island// Nature. 1981. V.2'94. P.254-255.

136. Manchee R.J., Broster M.G., Stagg A.G., Hibbs S.E. Formaldehyde solution effectively inactivates spores of Bacillus anthracis on the Scotish Island of Gruinard // Appl. And Environ. Microbiol. 1994. V.60,11. P.4167-417.1.

137. Mathematics in microbiology. Ed. by M.Bazin. Londjn etc.: Acad.press, 1983. 307p.

138. McCormick D. Detection tetechnology: the key to environmental biotechnology/'/ Biotechnology. 1986. V.4, №5. P.419-429.

139. McLauglin R., Owens A., Alt S. Competition studies with fast-growing Rhizobium Japonicum strains// Canad. J. Microbiol. 1985. V.31, №3. P.220-223.

140. Meade J., Higgins P., CTGara F. Studies of the inoculation and competitiveness of R.leguminosarumli Appl.Env. Microbiol. 1985. V.49, №4. P. 899-903.

141. Milus E.A., Rothrock C.S. Rhizosphere colonization of wheat by selected soil bacteria over diverse environments// 1993, №3 Canadian Journal of Microbiology

142. Moawad H., Ellis W., Schmidt E.L. Rhizosphere response as a factor in competition among three serogroups of indigenous R.japonicum// Appl. Env.Microbiol. 1984. V.47. P.607-612.

143. Morita R. Starvation and miniturisation of heterotrophs// Bacteria in their natural environments. London. 1985. P.ll 1-130.

144. Pianka E.R. Niche overlap and diffuse competition// Proceeding Nat. Academy of Science. 1981. V.91,№5. C.2141-2145.

145. Poindexter J. The caulobacters// Microb.Rev. 1981. V.45. P. 123-179.

146. Porter K.G., Feig Y.S. The use of DAPI for identifying and counting aquatic microflora// Limnol Oceanogr. 1980. T.25. P.943-94S.

147. Powell J.F., Hunter J.R. Spore germination in genus Bacillus, the modification of germination requirements as a results ofpreaheating// J. Gen. Microbiol. 1955. V.13. P.59-64.

148. Priest F., Alexander B. A frequency matrix for probabilistic identification of some bacillus// J. of Microbiol. 1988. V.134. P.3011-3018.

149. Seifert J. The influence of moisture and temperature on the number of microorganisms in the soil// Folia Microbiol. V.5, №3. P. 345-350.

150. Siala A., Grey T.R.G. Growth of Bacillus suhtilis and spore germination in soil observed by a fluorescent-antibody technique// J. Gen. Microbiol. 1974. V.l. P. 183-186.

151. Smith M., Scott T., Jieddie J. Growth and survival of antibiotic-resistant denitrifier strains in soil// Canad. J. Microbiol. 1980. V.26. P.854-856.

152. Stark J.M., Firestone M.K. Mechanisms for soil moisture effects on activity of nitrifying bacteria// Applied and Environmental Microbiology. 1995. V.61, № 1. P.218-221.

153. Tanaka H., Itakura K., Tockla K. Concerted in duction of Bacillus circulans WL-12-glucanases in response of two various yeasts//Agr. Biol. Chem. 1978. V.42. P.936.

154. Tempest D., Herbert D., Phipps P. Microbial ecology and continious culture. London, 1967.

155. Tiedje J., Colwell R., Grosman Y., Hodson R., Lenski R, Mach R., Regal P. The planned introduction of genetically engeneered organisms// Ecology. 1989. V.70, №2. P.295-315.

156. Toyota K., Kitamura M., Kimura M. Suppression of Fusarium oxysporum f.sp. raphani Peg-4 in soil following colonization by other Fusarium sppJ Soil

157. Bio {.Biochem. 1995. V.27,№1. P.41-46.

158. Viteri S., Schmidt E.L. Ecology of indigenous soil rhizobium// Appl. Env. Microbiol. 1987. V.53. P. 1872-1973.

159. Watanabe K., Hayano K. Protease producing microorganisms in soil// Soil Microorganisms. 1996. V.47. P.9-22.

160. Watanabe K., Hayano K. Mechanisms of production of soil protease by proteolitic Bacillus subtilis in wetland rice soil// Biol, and Fert.Soils. 1996. V.21. P. 109-113.

161. West AW., Burges H.D., Dixon T.J., Wyborn C. Survival of Bacillus thuringiensis and Bacillus cereus spore inocula in soil: effects of pH, moisture, nutrient availability and indigenous microorganisms// Soil Biol. Biochem. 1985. V.17, №5. P.657-665.

162. Young C.S., Lethbridge G., Shaw L.J., Burns R.G. Survival of inoculated Bacillus cereus spores and vegetative cells in non-planted and rhizosphere soil// Soil Biol. And Biochem. 1995. V.27. №11. P.1017-1026.